指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)滑輪組的幾點(diǎn)做法

1、指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)滑輪組的幾點(diǎn)做法滑輪組既能改變力的大小，又能改變力的力向，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常常使用的簡單機(jī)械。學(xué)好滑輪組，一方面可以以點(diǎn)帶面學(xué)好其它機(jī)械，還可以掌握一點(diǎn)為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的本領(lǐng)。下面就如何指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)滑輪組談幾點(diǎn)具體做法。一、引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用多種方法推出F=G總/ n的結(jié)論由一根繩子穿繞而成的滑輪組，若承擔(dān)動(dòng)滑輪和重物的繩子有n股，作用在繩子自由端的拉力為F,動(dòng)滑輪及重物的重力分別是 G動(dòng)、G物。拉力F作用在滑輪組上，使動(dòng) 滑輪及重物均上升 h,則掛在動(dòng)滑輪上的每股繩子都縮短了h,于是作用在繩子自由端的拉力F移動(dòng)的距離為S=nh。此時(shí)，拉力對(duì)滑輪組所做的功W為：網(wǎng)=FS F nh(1)滑輪

2、組克服自重及物體重力所做的功W2為：W廠GJ若不計(jì)摩擦，則根據(jù)功的原理有W=W,即 F nh=G總 h / F=G總/ n當(dāng)然，若滑輪組處于平衡狀態(tài)，對(duì)它及重物進(jìn)行 受力分析，根據(jù)力的平衡條件也不 難得到F=G總/ n。通過以上分析推導(dǎo)，學(xué)生會(huì)清楚認(rèn)識(shí)到：“使用滑輪組工作時(shí)，動(dòng)滑輪和重物的總重由幾股繩子承擔(dān)，提起重物所用的力就是它們總重的幾分之一；并且作用在繩子自由端的拉力移動(dòng)的距離為重物移動(dòng)距離的幾倍。”即F=G總/ n, S=nh。二、指導(dǎo)學(xué)生明確 F=G總/ n成立的條件在上面的分析指導(dǎo)中，實(shí)際上對(duì)滑輪組的工作做了如下幾點(diǎn)限制：1 重力是阻力，把重物舉高是我們的目的；2 滑輪組用一根繩子

3、穿繞而成繩子的質(zhì)量及各種摩擦均忽略不計(jì)。3. 動(dòng)力作用在繩子的自由端;4. 物體處于勻速運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)。以上四點(diǎn)即為F=G總/ n必須滿足的四個(gè)條件。三、 指導(dǎo)學(xué)生弄清為什么推出F=G總/n必須滿足以上四個(gè)條件科學(xué)研究中處理問題時(shí)，常把復(fù)雜的問題在一定條件下簡化或理想化，得出結(jié)論；又在這個(gè)基礎(chǔ)上，聯(lián)系實(shí)際加以擴(kuò)充，這是物理學(xué)研究中常用的科學(xué)方法。第一個(gè)條件限制重物只能在豎直向上的方向運(yùn)動(dòng)；第二個(gè)條件則保證了同一根繩子各處拉力相等；第二個(gè)條件可以保證使用滑輪組要達(dá)到省力或改變力的方向的目的；第四個(gè)條件保證了滑輪組、物體均處于平衡狀態(tài)。通過這一指導(dǎo)不僅使學(xué)生體會(huì)了物理學(xué) 上研究問題的思想和方法，也

4、為進(jìn)一步深入研究滑輪組埋下伏筆。四、指導(dǎo)學(xué)生會(huì)用 F=G總/ n解答有關(guān)習(xí)題用F=G總/n解答的習(xí)題常見的有下面兩類 ：1.判斷使用滑輪組省力的情況在忽略滑輪和軸之間的摩擦及繩子與滑輪之間的摩擦?xí)r，使用滑輪組 時(shí)，重物和動(dòng)滑輪的總重量由幾股繩子承擔(dān)，提起重物所用的力就等于總重量的幾分之一，即F=G總/n （G動(dòng)一G物）/ n,若同時(shí)忽略不計(jì)動(dòng)滑輪重量，則提起重物所用的力就等于重物重 力的幾分之一，即F=G物/ n。因此，解決問題的關(guān)鍵是弄清繩子的股數(shù)怎樣確定。為了 正確迅速地確定繩子股數(shù) n.這里介紹一種簡便的方法 ：1） 根據(jù)動(dòng)滑輪、定滑輪定義判斷出滑輪組中的定滑輪和動(dòng)滑輪。2）將所有 定滑

5、輪用手或紙蓋住。3）數(shù)直接與動(dòng)滑輪連接在一起的繩子（包括掛在動(dòng)滑輪框子小鉤上的繩子）。如圖（I ） G=200牛頓，n=5.不考慮摩擦及動(dòng)滑輪重力時(shí)，F(xiàn)=Gn=1 /5 X 200牛頓=40牛用鍛蓋住一廠L團(tuán)1頓。2、按要求設(shè)計(jì)并且組裝滑輪組方法如下：根據(jù)F=G總/n或F=G物/n求得n=G總/F或n=G物/F,這時(shí)n值應(yīng)做歸一處理.女口 G 總=400 牛頓、F=90 牛頓，n=G總/F=400/ 90=4.4 應(yīng)取 n=5。根據(jù)n為奇數(shù)還是偶數(shù)、及是否改變力的方向，按下表即可確定繞繩方法及動(dòng)滑輪、定滑輪個(gè)數(shù)（注意：動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)N動(dòng)的確定采用去尾法，如n=5時(shí)，N 動(dòng)=門/2=5/2=2.5，

6、應(yīng)取 n=2）。為了清楚起見，下面畫出了n=5和N=4的繞繩方法（圖2）.“4 H 助不改斐力的方向改變力的方向不改變力的方向改變力的方向繩子股數(shù)n奇數(shù)股偶數(shù)股驍繩方:去因走端掛在動(dòng)灣輪上固定端搓在定滑輪上動(dòng)滑輪亍數(shù)N431W _=曲（去尾）N二血定滑輪 平數(shù)N&不改變力的方可N = N 定和N = N T 定茹改變力的方向NN +1定越對(duì)圖3的甲、乙、丙三個(gè)滑輪及物體G作受力分析如圖4W-Ni+1=3圖2五、指導(dǎo)學(xué)生對(duì)幾根繩子穿繞而成的滑輪組進(jìn)行分析計(jì)算由幾根繩了穿繞的滑輪組， 根據(jù)物體的平衡條件，對(duì)每個(gè)滑輪紐及物體分別進(jìn)行 受 力分析，求解平衡方程就能得出結(jié)論；在分析滑輪受力情況時(shí)應(yīng)把握住

7、兩條原則 :同 一根繩了各處拉力相等滑輪組平衡時(shí)作用在軸上的力為作用在輪上力的 2倍。如圖3,不考慮動(dòng)滑輪重力且不計(jì)摩擦，求 F與G的關(guān)系(E - 2F由(I )( 2)( 3)解得 F=G/7六、指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)滑輪組的實(shí)驗(yàn)完成綜合實(shí)驗(yàn)習(xí)題為使學(xué)生深刻理解滑輪組機(jī)械效率測定的有關(guān)問題,實(shí)驗(yàn)后有所收益，僅讓學(xué)生寫 出實(shí)驗(yàn)報(bào)告、根據(jù)數(shù)據(jù)算出機(jī)械效率是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的. 真正掌握這個(gè)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容， 指導(dǎo)學(xué) 生做好實(shí)驗(yàn)習(xí)題是較好的措施。下面是筆者發(fā)給學(xué)生的實(shí)驗(yàn)習(xí)題。I 組裝滑輪組時(shí)，為了準(zhǔn)確、迅速地穿繞繩子應(yīng)采取什么辦法？2 這個(gè)實(shí)驗(yàn)中給你一個(gè)定滑輪、一個(gè)動(dòng)滑輪，還需要哪些實(shí)驗(yàn)材料？3選定上述器材后，畫出最省力

8、的實(shí)驗(yàn)裝置圖。4該實(shí)驗(yàn)中為什么要求鉤碼勻速上升？5實(shí)驗(yàn)中測量鉤碼上升的距離和彈簧移動(dòng)的距離采取什么辦法？注意什么事項(xiàng)？6 有上面的滑輪組實(shí)驗(yàn)時(shí)，若增加所掛鉤碼的重力，滑輪組機(jī)械效率 有無變化?為什么？7 若改用兩個(gè)定滑輪兩個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但要求所掛鉤碼重力和 上面實(shí)驗(yàn)相同，滑輪組機(jī)械效率有無變化？為什么？&在動(dòng)滑輪的下面不掛重物，拉動(dòng)滑動(dòng)組時(shí)，滑輪組機(jī)械效率是多少？為什么？9通過6、7、8題的分析，滑輪組的機(jī)械效率與什么有關(guān)？跟重物上升的距離有 無關(guān)系？10根據(jù)上面的分析考慮如何提高滑輪組的紹機(jī)械效率?11 請(qǐng)你設(shè)計(jì)出測定滑輪組機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)的步驟、實(shí)驗(yàn)記錄表。七、指導(dǎo)學(xué)生掌握題目

9、中有滑輪組出現(xiàn)且含有機(jī)械效率n的習(xí)題的計(jì)算方法進(jìn)行滑輪組機(jī)械效率的目的計(jì)算，在弄清力的關(guān)系、 距離的關(guān)系、功的關(guān)系的基礎(chǔ)上，利用公式n =W有用/W總，一般是會(huì)將題目順序解答的。對(duì)于滑輪組，無論考慮額外功、還是不考慮額外功，距離關(guān)系是定數(shù)。對(duì)由一般繩 子繞制而成的滑輪組，若動(dòng)滑輪和重物由n股繩子承擔(dān)，繩子自由端動(dòng)力通過的距離S動(dòng)是有用阻力通過距離 S有用的n倍，即S動(dòng)=門5有用。力的關(guān)系視具體情況而定，不考慮額外阻力，且滑輪組帶動(dòng)物體勻速上升時(shí)繩子自由端的拉力跟物體總重的關(guān)系F=G n,若滑輪組帶動(dòng)物體在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則繩子自由端的拉力 F與物體受到的 摩擦力的關(guān)系為F=f （考慮額外阻力時(shí) F =F/n （F為考慮額外阻力時(shí)繩子自由端的拉力）。功的關(guān)系為：W=W有/ n , W=W有- Ws方法指導(dǎo)：含有機(jī)械效率n的